三角洲沉积环境、沉积特征、与油气的关系

油气田开发地质 2022-01-13 14:55:55

今年的夏天真是脾气火爆啊,赤日炎炎似火烧,只能在家吹空调。闲来在家把前些天三角洲的相关知识点给汇总了,与大家共勉。

三角洲就是河流入海或入湖以后在河口地区形成的扇形或舌形的沉积体,为什么河流入海就会形成三角洲呢?因为当河流入海入湖,随着河流能量的降低,会在河口地区卸载一些带不动的沉积物,渐渐的就会形成水下的浅滩,水下浅滩逐渐迂回增高以后就会形成河口砂坝,受河口砂坝的阻挡会使得原来的单河道分叉,形成分流河道,然后分流河道中又会形成次级的河口砂坝,河道又会继续分叉形成二次河道分支,这样就形成了三角洲的雏形。

三角洲雏形形成后会按照以下三步进行发育(1)当洪流冲决天然堤,沉积物淤积而呈决口扇滩,三角洲会扩大。(2)河水冲决天然堤,会取道新河床入海,旧河道会淤塞,泥砂供应断绝,同时受海浪改造和侵蚀,旧三角洲废弃,新三角洲开始发育。(3)三角洲废弃和发育相互转化,交替出现,各三角洲彼此连接且部分叠合,形成三角洲复合体。像密西西比河三角洲平原和黄河口现代三角洲都是由多期三角洲叠置形成,有机会应该去地质考察。

下面再来看看三角洲区域内的水流形式,由于蓄水密度与河水密度的差异,不同密度流交汇都会有三种水流扩散方式。

(1)河水密度大于蓄水密度。这种情况属于高密度流动,这种流动会形成底部面状射流也就是前面说到的浊流,会形成湖(海)底扇。也就是说河水携带较多的碎屑物质,这些碎屑物质会在河底形成高密度流体,进入湖盆后沿湖盆底部搬运沉积,个人认为这应该是近物源沉积会有的表现形式。

(2)河水密度与蓄水密度相当。这种情况属于等密度流动,这种流动会形成辐射状扩散(喷射状),这种情况一般是湖泊三角洲。

(3)河水密度小于蓄水密度。这种情况属于低密度流动,这种流动扩散表现为表面面状流动属于平面喷流,这也是大部分海洋三角洲的形式。

再来看三角洲的主要类型,按河流和海洋作用强弱程度可以分为建设性三角洲和破坏性三角洲。建设性三角洲受河流作用为主,泥砂在河口地区堆积速度大于波浪的改造速度,因此特点就是三角洲增长快,沉积厚度大,面积大,常形象的被称为鸟足或朵页状。破坏性的三角洲主要受波浪和潮汐改造作用形成,反映出海洋作用超过河流作用,波浪、潮汐、海流能量等于或大于河流输入泥砂能量,河口区泥砂堆积被海洋水动力改造、加工和破坏,因此特点就是河流作用时间短,三角洲面积小,常呈现出鸟嘴状的形态。可以按照下图对号入座。

除了按河流和海洋作用强弱程度来划分,还可以按河流、波浪、潮汐的相对强度来划分。可分为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲。

河控三角洲,河流输入泥砂量大,波浪、潮汐作用微弱,河流的建设作用远远超过波浪潮汐和潮汐的破坏作用的条件下形成。最典型的高建设性三角洲就是鸟足状三角洲了,河流输入泥砂量大,天然堤发育,分支河道比较固定,向海推进快,延伸原,前三角洲泥沉积巨厚,像密西西比河三角洲。另一种建设性三角洲就是朵页状三角洲,这种三角洲的河流输入沉积物的数量仍能抵御波浪和潮汐作用的改造,分支河道与岸线垂直,像现在的黄河、滦河、多瑙河和尼日尔河三角洲。

浪控三角洲,波浪作用为主的破坏性三角洲,成因就是海洋的波浪作用大于河流的作用,特点就是分支河道少而小,河流输入泥砂量不多,被波浪作用改造再分配,使得河口两侧海滩、砂嘴、砂坝等砂体往往平行于海岸线分布,平面形态呈鸟嘴状,像法国罗纳河、埃及尼罗河、意大利的波河、巴西的圣弗朗西斯河三角洲较为典型。

潮控三角洲,潮汐作用为主的破坏性三角洲,潮汐作用远远大于河流作用,泥砂受潮汐作用破坏和改造。特征就是外形受港湾形态控制,港湾型三角洲,常发育裂指状潮汐砂坝以此区别于其他类型三角洲,像澳大利亚北部巴布湾、珠江、鸭绿江、辽河三角洲等等。

三角洲沉积相包括三角洲平原亚相,三角洲前缘亚相和前三角洲亚相。其中,三角洲平原亚相发育在水面以上至分流河口,相当于河流相在三角洲上的延续;同时主要发育四个微相,分流河道、天然堤、决口扇和沼泽。

具体来看,对于三角洲平原来说该相带沉积特征为砂质沉积与泥炭、褐煤共生(垂向上共生),该特征为三角洲平面亚相的重要特征,也是其鉴别标志,是与一般河流的重要区别。其实它发育的四个微相就决定了它的沉积特征,砂质沉积反映的就是分流河道的沉积物;泥炭和沼泽反映的是沼泽微相的沉积物。

三角洲前缘亚相是在海平面以下,浪基面以上的范围(属于浅水环境,受波浪作用,为高能环境),为三角洲沉积的主体相带。主要包括水下分流河道、水下天然堤、分流间湾、分流河口砂坝、远砂坝和席状砂,六个微相。

三角洲前缘亚相是三角洲三个亚相中最重要的,因为三角洲前缘是三角洲砂体沉积的主要场所,形成的储层常常具有厚度大,物性好,叠置连片分布的特征。

先回忆一下三角洲前缘亚相的发育范围,它是在海平面以下,浪基面以上的区域(属于浅水环境,受波浪作用,为高能环境),为三角洲沉积的主体相带。它包括水下分流河道、水下天然堤、分流间湾、分流河口砂坝、远砂坝和席状砂,六个微相。

水下分流河道就是陆上分流河道在水下的延伸部分,向海方向河道加宽、深度减小、分叉增多。沉积物较平原的分流河道沉积物细,以砂、粉砂为主。构造上具有不规则小型交错层理,波状层理及冲刷-充填构造。平面及垂向上垂直流向剖面上呈透镜状,周围是细粒沉积物。

水下天然堤为天然堤的水下延伸,沉积物以极细砂、粉砂为主,少有粘土。构造上发育小型流水层理,流水与波浪共同形成的复杂交错层理,无陆上暴露构造。同时含有水下生物化石。

分流间湾微相是河道之间水体受限形成的海(湖)湾,属于静水环境。沉积物以泥为主,含洪水期泛滥沉积的粉细砂薄层。构造以水平层理为主。发育广盐度生物(既可以在淡水生存也可以在海水中生存的生物)。垂向上发育在前三角洲泥岩或三角洲前缘砂体之上。

分流河口砂坝,它是三角洲中最主要的砂体类型。它是河流在入海入湖,随着河流能量的降低,会在河口地区卸载一些带不动的沉积物,渐渐的就会形成水下的浅滩,水下浅滩逐渐迂回增高以后就会形成河口砂坝。位于河口处,形状有新月型、朵状和条带状等等。沉积物以中厚层-厚层砂、粉砂。分选较好,构造上发育槽状交错层理、砂纹层理和浪成砂纹层理。具有反旋回的沉积特征。

远砂坝微相为河口砂坝前方靠海的部分,水体较深,靠近浪基面附近发育的砂坝。沉积物以粉砂为主,含细砂、粘土。构造上发育韵律层理、波状层理、浪成交错层理、生物扰动构造。垂向层序来看,它发育在前三角洲泥质沉积之上,河口砂坝沉积之下。

指状砂坝,高建设性三角洲向海推进,砂质堆积迅速,水下分支河道、水下天然堤、分支河口砂坝、远砂坝连结结合成指状或鸟爪状砂体,为高建设性三角洲前缘亚相所特有的。

前三角洲亚相为浪基面以下的静水环境。该相带向正常海(湖)相沉积过渡。沉积物以暗色黏土、粉砂质黏土为主。构造上主要发育水平层理、生物扰动,同时还会发育一些上部沉积物的滑塌沉积。

从三角洲平原到前缘再到前三角洲可以看出,水体深度是从水面之上到水面之下波基面之上,再到波基面之下,实际上就是反映了不同区域的水体能量差异,和所对应环境下所形成的沉积物特征。大家如果将沉积环境与沉积物结合进行记忆,就可以很好理解各亚相沉积物的特点了。

从岩性上来看三角洲沉积物以砂岩、粉砂岩和粘土岩沉积为主。同时,平原亚相中较常见泥炭或薄煤层。没有或极少有砾岩和化学岩沉积。

结构成熟度较高,由陆地向海,碎屑岩粒度和分选性变细变好。

从沉积构造上来讲,水下分流河道和河口坝里面板状和槽状交错层理是较为常见的,同时由于受到流水和波浪影响,会发育流水和浪成波痕,也可以具有河道的冲刷-充填构造。由于河流注入,携带砂泥的同时也带有营养物质,因此在河口坝、远砂坝常可见生物扰动。

从生物化石来看,三角洲是海陆过渡环境,因此海生和陆生生物化石混生,海生生物化石多出现在层序的下部,向上减少;陆生生物化石向上增多。

砂体形态从平面上具有朵状、指状和鸟足状特征。纵剖面上由于前积作用形成S型前积层,因此具有扫帚状特征;横剖面上具有透镜状特征,因为中间多期河道叠置砂体较为发育,向边缘砂体沉积厚度减薄,形成透镜体的形态。

三角洲相和油气的关系那是相当密切,首先它可以提供生油条件,前三角洲亚相泥岩是有效的烃源岩,颜色深,厚度大,分布广,堆积速度快,能够使包含其中的有机质处于还原环境,使其向烃类转化。

而储集条件那当属三角洲前缘河口坝和水下分流河道了,分选好,储层具有良好的储集物性。同时,砂体又与前三角洲亚相紧密相邻,且位于烃源岩的上方,或被生油岩穿插包围,对接收早期油气,保存孔隙十分有利。并且三角洲平原亚相分流河道也可以形成中小型油气田。

对于盖层条件,海(湖)侵形成的海(湖)相巨厚泥岩,可作为良好的盖层,这盖子绝对没问题。

对于构造条件,常见的有同生沉积断层和滚动背斜,三角洲前缘是向海方向倾斜的,由于进积速度快,坡度陡,常会发生重力滑动,形成走向大致平行于海岸的同生沉积断层(生长断层)。这种断层下降盘沉积厚度大,常伴有长轴平行于断层走向的狭长背斜(滚动背斜)。

除此之外,还有一种就是盐(泥)丘穿刺构造,它就是可塑性易流动的盐类或泥质沉积物沿上覆岩层低压区移动,刺穿上覆岩层,形成盐(泥)丘构造。比如像前三角洲泥,堆积速度很快,会饱含很多水分,为可塑性的,这种可塑性是可以流动的,它会往上覆三角洲前缘的砂层中低压区突进,挤出泥丘的穿刺构造。这种盐(泥)丘的穿刺构造可以形成多种圈闭类型,像墨西哥湾三角洲有400多个盐丘刺穿构造,有280个都产油。

Ps.盐丘生成中的驱动力来自密度差产生的浮力,是垂直力,德国某地有的盐丘在上升过程中,可能脱离母盐层,而呈泪滴状,这是盐生长的浮力理论的一个重要依据。

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